Procedee de Prelucrare a Metalelor și Aliajelor - Turnarea

ARGUMENT

Topirea si turnarea metalelor si aliajelor metalice in forme , constituie un proces tehnologic destinat obtinerii pieselor turnate cu forme, dimensiuni si utilizari diferite. Din datele statistice rezulta ca piesele turnate reprezinta in medie 40 - 55% din masa masinilor si utilajelor industriale si 30 - 45% din costul acestora.

Dezavantajul principal care limiteaza extinderea turnarii este dificultatea obtinerii pieselor turnate cu caracteristici mecanice compatibile cu cele ale pieselor obtinute prin deformare plastica. Principalele operatii legate de executarea pieselor turnate sunt : executarea modelelor , formelor si a miezurilor, topirea si elaborarea metalului si aliajului , turnarea metalului pt umplerea cavitatii formei , solidificarea si racirea metalului sau aliajului in forma .

Din operatiunile auxiliare din turnatorie fac parte : pregatirea materialelor pentru executarea formelor si a miezurilor , pregatirea materialelor la incarcare pentru topire , curatirea pieselor turnate , taierea retelelor de turnare . a bavurilor si a maselotelor si tratamentul termic al pieselor turnate. Piesele pot fi turnate in forme temporare folosite la o singura turnare ( forme executate din nisip si argila , forme - coji ) , in forme semipermanente numite cochilii care folosesc la mii de turnari , fara a trebui sa fie reparate .

Fiecare dintre aceste doua procedee prezinta avantajele si dezavantajele sale care vor fi analizate in continuare .

Procesul de baza in obtinerea aliajelor feroase il reprezinta reducerea oxizilor de fier din minereu cu ajutorul cocsului si al oxidului de carbon la temperaturi foarte inalte , intr-un cuptor inalt , de tip special , numit furnal .

In furnal se introduce minereu de fier , cocs si fondatii , cocsul are rol de combustibil si reducator. Fondatiile sunt materiale auxiliare necesare pentru a usura topirea sterilului si al indeparta sub forma de zgura drept fondatii se folosesc calcar sau dolomita .

In furnal se mai introduce si aer incalzit necesar arderii combustibilului .

In urma reactiilor care au loc in furnal intre materialele incarcate rezulta urmatoarele produse : fonta topita . zgura topita si gazele de furnal .

Fonta bruta este utilizata in continuare la elaborarea otelului in cuptoare Siemens - Martin , in convertizoare sau cuptoare electrice.

Fontele brute ( sau fontele de prima fuziune ) , obtinute in furnal prin reducerea minereurilor de fier cu ajutorul cocsului , sunt folosite in doua scopuri principale :

- pentru elaborarea otelului in utilaje de elaborare ;

pentru elaborarea fontei cenusii destinate tuurnarii in piese ( in urma topirii in cuptoare electrice numite cubilsuri sau in cuptoare rotative .

In functie de continutul elementelor insotitoare si de conditiile de solidificare, fontele turnate in piese sunt : fonte albe , fonte pestrite si fonte cenusii .

Fontele cenusii , datorita proprietatilor lor , au utilizari diverse : in executarea de batiuri ale masinilor unelte , chiulase de motoare , rotoare de pompa de apa , cilindrii pentru masiniile cu aburi si motoare cu ardere interna , in constructia de autovehicule ( arbori cotiti , axe cu came ) , in constructia de masini grele si de utilaj metalurgic ( ciocane pentru forjare , traverse pentru piese, cilindrii de laminor etc ) , otelurile se obtin prin afirmarea fontei in cuptoare Siemens - Martin . Afanarea consta in oxidarea ( arderea ) unei parti a carbonului , a fosforului , si a sulfului din forta bruta cu ajutorul minereului de fier al aerului sau al oxigenului . Otelurile carbon constituie cea mai importanta grupa de materiale folosita in constructia de masini

Metalele si aliajele neferoase au o larga utilizare in industriile constructoare de masini, electronica, electroenergetica si chimica. Folosirea metalelor si aliajelor neferoase se datoreaza : rezistentei la caroziune ,usurintei la turnare, prelucrabilitatii prin deformare plastica , caracteristicilor mecanice superioare fata de cele ale otelului carbon, foarte bunelor caracteristici fizice(conductivitate termica si electrica).

Cele mai utilizate sunt cuplu si aliajele sale , aluminiul si aliajele sale , magneziul si aliajele sale , zincul si aliajele sale , plumbul , staniul si aliajele lor, nichelul , cromul si aliajele lor.

In functie de caracteristicile pieselor finite semifabricate se obtin printr-unul din procedeele : turnare , forjare , laminare , extrudare si trefilare .

1.ELABORAREA ALIAJELOR PENTRU TURNARE IN PIESE

1.1 ALIAJE TURNATE IN PIESE

In practica industriala , aliajele care se toarna frecvent in piese sunt : aliajele fierului ( fonta si otelurile ) , aliajele cuprului ( bronzurile si alamele ) , aluminiul , magneziului , zincului , staniului , plumbului . Foarte rar se toarna metale pure din cauza caracteristicilor lor mecanice scazute .

a). Fonta este un aliaj folosit pe scara larga in industria constructoare de masini si in alte ramuri industriale datorita caracteristicilor sale mecanice si tehnologice si a costului scazut .

Fontele turnate in piese sunt :

- Fonte cenusi cu grafit lamelar , care se folosesc pentru turnare in piese cu destinatii foarte diferite : piese pentru masini agricole, masini textile, in constructii de autocamioane etc ;

- Fonte cenusi cu grafit nodular se intrebuinteaza pentru turnarea pieselor care trebuie sa aiba o rezistenta buna la uzare , cum sunt : segmenti de pistoane , arbori cotiti , cilindrii de laminare etc ;

- Fonte maleabile obtinute prin tratamente termice la recoacere ( maleabilizare ) aplicate pieselor turnate in fonta alba ;

Fontele maleabile se folosesc pentru turnare de : bucse , roti dintate , arbori cotiti , axe cu came , lagare etc ;

- Fonte cu proprietati speciale care sunt fonte cenusii , albe sau maleabile cu diferite elemente pentru imbunatatirea anumitor proprietati mecanice sau fizico-chimice .